JP2006039389A - Color image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式等を利用した画像形成装置に関し、特に複数色を重ね合わせたカラー画像を形成するカラー画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system, and more particularly to a color image forming apparatus that forms a color image in which a plurality of colors are superimposed.
一般に電子写真方式の画像形成装置では、使用環境や現像器、感光ドラムの印字枚数による特性変動、感光ドラムの製造時における感度ばらつき、トナーの製造時における摩擦帯電特性のばらつき等により、印字画像の濃度特性に変動が生じる。 In general, in an electrophotographic image forming apparatus, a printed image is changed depending on the usage environment, the developing device, the characteristic variation depending on the number of printed photosensitive drums, the sensitivity variation during the production of the photosensitive drum, the variation in the frictional charging characteristics during the toner production, and the like. Variations in density characteristics occur.
これらの変化、変動特性を安定化させる努力は日々行われているが、未だ十分ではない。特にカラー画像形成装置では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の現像剤（トナー）を重ねて色再現を行うので、４色の現像剤、即ち、トナー像の濃度が正確に調整されていなければ、良好なカラーバランスを得ることができない。 Efforts to stabilize these changes and fluctuation characteristics are made every day, but it is not enough. In particular, in a color image forming apparatus, four color developers (toners) of yellow, magenta, cyan, and black are superimposed to reproduce the color. Therefore, the density of the four color developers, that is, the toner image is accurately adjusted. Otherwise, good color balance cannot be obtained.
従って、多くのカラー画像形成装置においては、帯電電位、露光量、現像バイアス等の画像形成条件を自動調整する画像濃度調整機構が搭載されている。 Therefore, many color image forming apparatuses are equipped with an image density adjusting mechanism that automatically adjusts image forming conditions such as a charging potential, an exposure amount, and a developing bias.
先ず、像担持体或いは転写材担持体上に予め決められた画像形成条件でトナー像を形成し、そのトナー像の濃度を発光素子及び受光素子からなる光学センサ（濃度センサ）で検出する。そして検出されたトナー像の濃度に応じて画像形成条件を調整する。 First, a toner image is formed on an image carrier or transfer material carrier under predetermined image forming conditions, and the density of the toner image is detected by an optical sensor (density sensor) including a light emitting element and a light receiving element. The image forming conditions are adjusted according to the detected toner image density.
その際、ブラックのトナーに関しては、受光光量が大きく感度が優れた正反射型のセンサを用い、それ以外のイエロー、マゼンタ、シアン等のカラー（色）トナーに関しては、高濃度の検知精度が高い拡散反射（乱反射）型のセンサを用いて濃度検知を行うと、濃度コントロールの性能が良いことが知られており、この方式は多くのカラー画像形成装置で採用されている。 At that time, for black toner, a regular reflection type sensor having a large received light amount and excellent sensitivity is used, and for other color (color) toners such as yellow, magenta and cyan, high density detection accuracy is high. When density detection is performed using a diffuse reflection (diffuse reflection) type sensor, it is known that the performance of density control is good, and this method is employed in many color image forming apparatuses.
一例を挙げると、下記特許文献１に係るトナー濃度検出装置は、トナー像が形成された像担持体に対して発光素子の光を照射し、その反射光を受光素子によって検出することにより、像担持体上のトナー濃度を検出する装置であり、反射光のうち正反射光を検出する位置に黒色用受光素子を配置し、反射光のうち乱反射光を検出する位置にカラー用受光素子を配置した構成を採る。
As an example, a toner concentration detection device according to
上述のような光学式の濃度検知手段、即ち、濃度センサを使用する場合、発光素子の光量変動や受光素子の受光特性変動、或いは濃度センサの取り付け位置のばらつき、更に検知用トナー像を形成する像担持体や転写材担持体の表面特性の変動等の影響により、濃度検知精度が悪化してしまうので、何らかの方法で補正する必要がある。 When the above-described optical density detection means, that is, a density sensor is used, fluctuations in the light amount of the light emitting element, fluctuations in the light receiving characteristics of the light receiving element, variations in the mounting position of the density sensor, and a toner image for detection are formed. Since density detection accuracy deteriorates due to the influence of fluctuations in the surface characteristics of the image carrier and transfer material carrier, it must be corrected by some method.
一般的な正反射型の濃度センサの場合には、濃度センサのトナーパターンの読み値を、トナーパターンが形成されている像担持体或いは転写材担持体の地肌をセンサで検知した際の検出値（下地出力値）で正規化する方法が知られている。 In the case of a general specular reflection type density sensor, the reading value of the toner pattern of the density sensor is detected when the background of the image carrier or transfer material carrier on which the toner pattern is formed is detected by the sensor. A method of normalizing with (background output value) is known.
一方、拡散反射型濃度センサの場合には、下地の像担持体或いは転写材担持体が黒色以外で、且つその表面特性（反射率）が所定の値に安定していないと、上述のような正規化補正ができないので、出力値の補正が困難であった。 On the other hand, in the case of a diffuse reflection type density sensor, if the underlying image carrier or transfer material carrier is other than black and its surface characteristics (reflectance) are not stable at a predetermined value, Since normalization correction cannot be performed, it is difficult to correct the output value.
従って、拡散反射型濃度センサの補正に関しては、他の方式が用いられる。拡散反射型センサ補正の公知例としては、下記特許文献２に記載された方法がある。
Therefore, another method is used for correction of the diffuse reflection type density sensor. As a known example of the diffuse reflection type sensor correction, there is a method described in
同文献の画像形成装置は、像担持体、又は転写材坦持体若しくは中間転写体上に、濃度検知用パターンを形成して、その濃度検知用パターンの濃度を拡散反射型と正反射型の濃度検知センサにより検知する際、濃度検知用パターンの濃度を拡散反射型の濃度検知センサによって検知した時の値を、像担持体、又は転写材坦持体若しくは中間転写体の表面を正反射型の濃度検知センサによって検知したときの値に基づいて正規化するようにしている。
しかしながら、上記したような拡散反射型濃度センサの補正方法を用いた画像形成装置では、以下のような不具合がある。 However, the image forming apparatus using the correction method of the diffuse reflection type density sensor as described above has the following problems.
特開平１２−２５８９６６号公報に係る画像形成装置の場合には、発光素子の光量ばらつきを補正するためには有効であるものの、下地の反射率低下やセンサの位置ずれに起因する出力変動を補正するのには不適切であった。 In the case of the image forming apparatus according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 12-258966, it is effective for correcting the light quantity variation of the light emitting element, but it corrects the output fluctuation caused by the lower reflectance of the base and the sensor positional deviation. It was inappropriate to do.
以下にその理由を簡単に説明する。 The reason will be briefly described below.
先ず、濃度センサの発光素子の光量が変動した場合について説明する。 First, the case where the light quantity of the light emitting element of the density sensor fluctuates will be described.
この場合、正反射光と拡散反射光の受光出力は、ともに同じ割合で変動する。従って、下地に対する正反射出力の変動率を用いて拡散反射出力に補正してしまうと、本来変動のない拡散反射出力に不必要な補正が加わり、却って検知精度を悪化させてしまう。またセンサの位置ずれが生じた場合も、指向性の強い正反射出力は変動するが、指向性の弱い拡散反射出力はほとんど変動しないので、同様の不具合が生じてしまう。 In this case, the light reception outputs of the regular reflection light and the diffuse reflection light both vary at the same rate. Therefore, if the diffuse reflection output is corrected using the fluctuation rate of the regular reflection output with respect to the background, unnecessary correction is added to the diffuse reflection output that does not originally vary, and the detection accuracy is deteriorated. Also, when the sensor is displaced, the regular reflection output with strong directivity fluctuates, but the diffuse reflection output with weak directivity hardly fluctuates, resulting in the same problem.
このように、特開平１２−２５８９６６号公報に述べられている拡散反射補正の方法は、出力の変動要因に応じて、適切である場合と不適切である場合がある。 As described above, the diffuse reflection correction method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 12-258966 may be appropriate or inappropriate depending on output fluctuation factors.
しかしながら、センサ出力が変動した要因（発光光量変動、下地変動、センサ位置ずれ）を特定することは、非常に困難である。故に、この補正方法を用いる場合は、下地変動やセンサの位置ずれが生じないという制限が必要になるので、実用上最適な方式とは言えなかった。 However, it is very difficult to specify the factors that cause fluctuations in the sensor output (light emission quantity fluctuation, background fluctuation, sensor position deviation). Therefore, when this correction method is used, it is necessary to limit that the background fluctuation and the sensor position shift do not occur.
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とする処は、センサの位置ずれ、センサ光量のばらつき、下地のばらつき、現像システムの不安定さ等の濃度センサのあらゆる出力変動要因に対処してセンサ出力の補正を行うことができ、これにより低コスト且つ色再現の安定性に優れたカラー画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the intended processing is a density sensor such as sensor positional deviation, sensor light quantity variation, background variation, and development system instability. It is an object of the present invention to provide a color image forming apparatus that can correct the sensor output in response to all the output fluctuation factors, and that is low in cost and excellent in color reproduction stability.
上記目的を達成するために、本出願に係る第１の発明は、光学部と潜像形成媒体を有する画像形成手段と、像担持体上に画像を形成する手段と、形成された画像を、無端上ベルト上、又は、前記無端上ベルト上に保持されつつ搬送される記録材上に、転写する転写手段と、前記像担持体もしくは無端上ベルト上に所定の濃度パターンを形成する手段と、前記濃度パターンの濃度を検知する手段と、前記検知結果に基づいて画像形成条件を制御する画像濃度制御手段を有するカラー画像形成装置において、画像濃度制御手段はブラックのベタパターンの拡散反射光を基準として色トナーの拡散反射光を検知することにより、色トナー濃度を検知する手段を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention according to the present application includes an image forming unit having an optical unit and a latent image forming medium, a unit for forming an image on an image carrier, and a formed image. A transfer means for transferring onto an endless upper belt or a recording material conveyed while being held on the endless upper belt; and means for forming a predetermined density pattern on the image carrier or the endless upper belt; In a color image forming apparatus having a means for detecting the density of the density pattern and an image density control means for controlling an image forming condition based on the detection result, the image density control means uses the diffusely reflected light of the black solid pattern as a reference And a means for detecting the color toner density by detecting the diffuse reflected light of the color toner.
本出願に係る第２の発明は、色トナー濃度を検知する手段は色トナーでの濃度制御手段の最大濃度制御特性を決定する最大濃度制御手段を有することを特徴とする。 The second invention according to the present application is characterized in that the means for detecting the color toner density has a maximum density control means for determining the maximum density control characteristic of the density control means for the color toner.
本出願に係る第３の発明は、色トナー濃度を検知する手段は色トナーでの階調補正手段の階調補正特性を決定する中間調濃度制御手段を有することを特徴とする。 The third invention according to the present application is characterized in that the means for detecting the color toner density has halftone density control means for determining the tone correction characteristic of the tone correction means for the color toner.
本出願に係る第４の発明は、前記濃度検知手段は正反射光及び拡散反射光を検知できる手段を有することを特徴とする。 A fourth invention according to the present application is characterized in that the density detection means includes means capable of detecting regular reflection light and diffuse reflection light.
本出願に係る第５の発明は、ブラックトナー濃度を検知する手段は正反射光を検知する手段を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present application, the means for detecting the black toner density has means for detecting specularly reflected light.
本出願に係る第６の発明は、正反射光及び拡散反射光を検知できる手段は２発光部を有することを特徴とする。 The sixth invention according to the present application is characterized in that the means capable of detecting regular reflection light and diffuse reflection light has two light emitting portions.
上記構成において、濃度センサのあらゆる出力変動要因に対処してセンサ出力の補正を行うことができる。 In the above configuration, it is possible to correct the sensor output in response to all output fluctuation factors of the density sensor.
以上説明したように、本出願に係る第１、２の発明によれば、まずブラックの濃度制御手段の最大濃度制御を実施する。そしてブラックの最大濃度の拡散反射受光出力値を基準にしてブラックの最大濃度の拡散反射受光出力値とイエローの最大濃度の拡散反射受光出力値の比を一定にするように現像バイアス等を変更することにより制御する。このことにより、センサ出力特性の変動要因によらず、高精度に色トナーの最大濃度を検知することが可能である。 As described above, according to the first and second aspects of the present application, first, the maximum density control of the black density control means is performed. Then, the development bias and the like are changed so that the ratio of the diffuse reflection light reception output value with the maximum density of black and the diffuse reflection light reception output value with the maximum density of yellow is constant with reference to the diffuse reflection light reception output value of black maximum density. Control by Thus, it is possible to detect the maximum density of the color toner with high accuracy regardless of the variation factor of the sensor output characteristics.
本出願に係る第３の発明によれば、まずブラックの濃度制御手段の最大濃度制御を実施する。そしてブラックの最大濃度の拡散反射受光出力値を基準にしてブラックの最大濃度の拡散反射受光出力値とイエローの階調濃度の拡散反射受光出力値の比よりイエローの濃度を検知する。このことによりセンサ出力特性の変動要因によらず、高精度に色トナーの階調濃度を検知することが可能である。 According to the third aspect of the present application, the maximum density control of the black density control means is first performed. Then, the density of yellow is detected from the ratio of the diffuse reflection light reception output value of black maximum density and the diffuse reflection light reception output value of yellow gradation density with reference to the diffuse reflection light reception output value of black maximum density. Thus, it is possible to detect the gradation density of the color toner with high accuracy regardless of the variation factor of the sensor output characteristics.
本出願に係る第４、５の発明によれば、正反射光を検知することにより、ブラックの濃度を高精度に検知することができる。 According to the fourth and fifth aspects of the present application, the density of black can be detected with high accuracy by detecting regular reflection light.
本出願に係る第６の発明によれば、センサの構成によらず、高精度に色トナーの最大濃度及び階調濃度を検知することが可能である。 According to the sixth aspect of the present application, it is possible to detect the maximum density and gradation density of the color toner with high accuracy regardless of the sensor configuration.
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiments.
図１は本発明の実施例に係る画像形成装置の全体を説明する図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating the entire image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
図１は、４色すなわち、イエローＹ、マゼンダＭ、シアンＣ、ブラックＫの画像形成手段を備えたカラー画像形成装置を示すもので、同図において、１は画像信号に応じて露光を行い感光ドラム上に静電潜像を形成するレーザスキャナ（ａ、ｂ、ｃ、ｄは各々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用を示す）、２は現像器へ補給するトナーを格納しているトナーカートリッジ、３は静電潜像を形成する感光ドラム、４は感光体表面を均一に帯電させるための帯電器、４Ｓは帯電ローラ、５は感光体表面に静電潜像に対応させてトナーを付着させるための現像器、５Ｓは現像スリーブ、６は感光体上に形成されたトナー像が転写される搬送ベルト、７は搬送ベルトを駆動する駆動ローラである。 FIG. 1 shows a color image forming apparatus provided with image forming means for four colors, that is, yellow Y, magenta M, cyan C, and black K. In FIG. 1, 1 is exposed and exposed in accordance with an image signal. A laser scanner for forming an electrostatic latent image on the drum (a, b, c, and d are for Y, M, C, and K, respectively), 2 is a toner cartridge that stores toner to be supplied to the developing device, 3 is a photosensitive drum for forming an electrostatic latent image, 4 is a charger for uniformly charging the surface of the photosensitive member, 4S is a charging roller, and 5 is a toner attached to the surface of the photosensitive member corresponding to the electrostatic latent image. A developing unit 5S is a developing sleeve, 6 is a conveying belt onto which a toner image formed on the photosensitive member is transferred, and 7 is a driving roller for driving the conveying belt.
ＰＣからプリントすべきデータがプリンタに送られ、プリンタエンジンの方式に応じた画像形成が終了しプリンタ可能状態となると、用紙カセットから用紙が供給される。用紙搬送とタイミングを合わせて、各色の画像信号が各レーザスキャナ１に送られ、感光ドラム３上に静電潜像が形成され、現像器により静電潜像がトナーで現像され、転写部で用紙上に転写される。同図においては、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に順次画像形成される。その後用紙は搬送ベルトから分離され、定着器で熱によってトナー像が用紙上に定着され、外部へ排出される。
When data to be printed is sent from the PC to the printer and image formation according to the printer engine system is completed and the printer is ready, paper is supplied from the paper cassette. The image signals of the respective colors are sent to the
本実施例のカラー画像形成装置は、画像濃度を自動的に調整する画像濃度制御機構が設けられている。本実施例では搬送ベルト６を濃度検知媒体として使用しており、画像濃度調整機構は、感光ドラム３に対し画像形成条件を段階的に変えて複数の濃度検知用トナー画像（パターン）を形成し、そのパターンを搬送ベルト６上に転写して、搬送ベルト６上のパターン９について反射光量を濃度センサ８で測定し、その測定結果に基づき所望の濃度（反射光量）が得られる画像形成条件を算出して、画像濃度の制御を行っている。
The color image forming apparatus of this embodiment is provided with an image density control mechanism that automatically adjusts the image density. In this embodiment, the
本実施例によれば、濃度検知手段としての濃度センサ８は図２に示すように正反射型センサと拡散反射型センサを一体化した複合センサに形成され、ＬＥＤからなる発光素子８１、フォトトランジスタからなる正反射光受光素子８２及び拡散反射光受光素子８３を有して構成されている。発光素子８１は、搬送ベルト６表面の垂直方向に対して３０度の角度で設置されており、赤外光を搬送ベルト６上のパターン９に照射させる。正反射受光素子８２は、発光素子８１に対して対称位置に設置されており、パターン９からの正反射光を検出する。また拡散反射光受光素子８３は搬送ベルト６表面の垂直方向に対して６０度の角度で設置されており、パターン９からの拡散反射光を検出する。
According to the present embodiment, the
図３は搬送ベルト６上にブラックトナーによるパターンを形成し、そのパターンによる反射光を正反射光受光素子８２及び拡散反射光受光素子８３で検出した時の出力特性を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing output characteristics when a pattern made of black toner is formed on the
図３中、縦軸は正反射光成分及び拡散反射光成分のセンサ出力値を示しており、横軸はパターンを紙上に転写し、定着した後の光学濃度から紙濃度を引いた濃度値である。本実施例において搬送ベルト６の表面色は黒色であり、新品ベルトでの拡散反射はほとんど生じない。搬送ベルト６の表面にパターンがなく、表面が露出している状態（トナー濃度０）では図３に示すように、正反射受光素子８２が光を検出する。
In FIG. 3, the vertical axis indicates the sensor output values of the specular reflection light component and the diffuse reflection light component, and the horizontal axis indicates the density value obtained by subtracting the paper density from the optical density after the pattern is transferred onto the paper and fixed. is there. In this embodiment, the surface color of the
理由は、上記のように搬送ベルト６の表面が光沢性を有するからである。一方、搬送ベルト６上にブラックトナーのパターンが形成された場合は、パターンのトナー濃度が増加するにしたがって、図３中に実線で示すように、正反射出力は次第に減少していく。これはトナーが搬送ベルト６の表面を覆い隠すことにより、ベルト表面からの正反射光が減少するからである。
The reason is that the surface of the
これに対し、拡散反射素子８３の検出出力は図３中に破線で示すように、低い値であり、ある程度のトナー濃度によりセンサの出力値は変化しない。従って、ブラックトナーによるパターンの濃度検出にあたっては、正反射成分を用いることが好ましく、本実施例でも正反射受光素子８２の検出出力からブラックパターンのトナー濃度を算出する。
On the other hand, the detection output of the diffuse
図４は搬送ベルト６上にイエロー色のトナーによるパターンを形成し、そのパターンによる反射光を正反射光受光素子８２及び拡散反射光受光素子８３で検出した時の出力特性を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing output characteristics when a pattern of yellow toner is formed on the
図４において縦軸及び横軸の意味は図３と同様である。図４中、正反射光成分の出力特性はブラックトナーの場合とほぼ同じ特性を示す（図中の実線）。つまりイエロートナーの場合においても、正反射成分は搬送ベルト６の表面反射（光沢）が主であることを表している。これに対し、拡散反射素子８３の検出出力は、トナー濃度の増加に伴い、上昇していく（図中の破線）。更に正反射成分と異なり、高濃度領域においても、良好な出力特性を示す。
In FIG. 4, the meanings of the vertical axis and the horizontal axis are the same as those in FIG. In FIG. 4, the output characteristic of the regular reflection light component is substantially the same as that of the black toner (solid line in the figure). That is, even in the case of yellow toner, the regular reflection component indicates that the surface reflection (gloss) of the
従って、イエロートナーによるパターンの濃度検出にあたっては、拡散反射成分を用いることが好ましく、本実施例でも、拡散反射受光素子８３の検出出力からイエローパターンのトナー濃度を算出する。また、他の色のマゼンタトナー、シアントナーの出力特性も、イエロートナーとほぼ同様であり、従って、他の色トナーのパターンの濃度検出にも、拡散反射受光素子８３の検出出力を用いる。
Therefore, it is preferable to use a diffuse reflection component in detecting the density of the pattern using yellow toner. In this embodiment, the toner density of the yellow pattern is calculated from the detection output of the diffuse reflection
次に、濃度センサ８が搬送ベルト６に対し傾いた時の指向正当性について説明する。
Next, directivity when the
傾きは図６に示すように、搬送ベルト６表面の法線νと、発光素子８１の方向と正反射光受光素子８２の方向の二等分線とがなす、センサの取り付け角度θで表される。
As shown in FIG. 6, the inclination is expressed by a sensor mounting angle θ formed by a normal line ν on the surface of the
図５にセンサを傾けた場合の正反射出力と拡散反射出力の変化を示す。縦軸はセンサの傾きがないときの受光出力を１００とした時の比率を示しており、横軸はセンサの取り付け角度θを示す。なお、正反射出力には搬送ベルト６の出力値（下地出力値）を、また拡散反射出力には濃度１．５のイエローパターンからの出力値を使用した。
FIG. 5 shows changes in the regular reflection output and the diffuse reflection output when the sensor is tilted. The vertical axis represents the ratio when the light reception output when there is no sensor tilt is 100, and the horizontal axis represents the sensor mounting angle θ. Note that the output value (background output value) of the
図５から解るように、正反射出力はセンサ取り付け角度θの変化とともに、その出力値が減少する。これは、正反射成分が強い指向性特性を有していることを表している。一方、拡散反射成分は、出力値が取り付け角度θによらず一定であり、指向性がほとんどないことを表す。なお、センサの取り付け位置のずれは、図６で示した横方向の傾きのみならず、例えば、搬送ベルト６と濃度センサ８の間の距離変動、或いは縦方向の傾き等でも生じるが、いずれの場合も、正反射成分と拡散反射成分との指向性特性の違いにより、図５に示した特性と類似した特性になる。すなわち、濃度センサ８の取り付け位置が変動した場合に、正反射光受光素子８２の受光出力は減少するものの、拡散反射受光素子８３の受光出力は変わらないことになる。
As can be seen from FIG. 5, the output value of the regular reflection output decreases as the sensor mounting angle θ changes. This indicates that the regular reflection component has strong directivity characteristics. On the other hand, the diffuse reflection component indicates that the output value is constant regardless of the attachment angle θ and there is almost no directivity. The sensor mounting position shift is caused not only by the horizontal inclination shown in FIG. 6 but also by, for example, a variation in the distance between the
以下に、本発明の実施例１について説明する。本補正は色トナーの濃度制御手段の最大濃度制御特性を決定する最大濃度検知に使用される。イエロー、マゼンタ、シアンの色トナーについては全て同一の方法で補正を行うので、ここでは、イエロートナーの最大濃度検知を例にあげて説明する。またブラックトナーの濃度検知に関しては従来どおり正反射光により検知するものとする。 Example 1 of the present invention will be described below. This correction is used for maximum density detection that determines the maximum density control characteristic of the color toner density control means. Since all the yellow, magenta, and cyan color toners are corrected by the same method, the maximum density detection of yellow toner will be described as an example here. Further, regarding the density detection of black toner, it is assumed that detection is performed by regular reflection light as before.
一般に、電子写真方式の画像形成装置は、使用する環境の変化、プリント枚数等の諸条件によって、画像濃度が大きく変化する。そこで、従来から各色のトナーで最大濃度の濃度検知用パターンを搬送ベルト上に試験的に作成し、それらの濃度を濃度センサで検知し、この検知結果を現像バイアス等の画像形成条件にフィードバックして各トナーの最大濃度を所定の値にする最大濃度制御が行われている。 In general, the image density of an electrophotographic image forming apparatus varies greatly depending on various conditions such as changes in the environment in which it is used and the number of prints. Therefore, conventionally, a density detection pattern with the maximum density of each color toner is created on the transport belt on a trial basis, the density is detected by the density sensor, and the detection result is fed back to the image forming conditions such as the developing bias. Thus, maximum density control is performed to set the maximum density of each toner to a predetermined value.
まず図７について説明する。 First, FIG. 7 will be described.
図７において、実線で示したＬ１はセンサ出力特性の変動要因（発光光量変動、搬送ベルト６の光沢変動、濃度センサの取り付け位置ずれ等）がないデフォルト状態での正反射出力特性を表し、Ｌ３は同じく拡散反射出力特性を表している。
In FIG. 7, L1 indicated by a solid line represents a regular reflection output characteristic in a default state in which there are no fluctuation factors of the sensor output characteristic (fluctuation in the amount of emitted light, gloss fluctuation of the
図７中、破線で示したＬ２、Ｌ４は、センサ出力特性に変動があった場合の正反射出力特性（Ｌ２）、同じく拡散反射出力特性（Ｌ４）を表している。本実施例では、発光光量が汚れ等の影響により初期値に対して８０％にまで減少し、且つセンサの取り付け角度θが２°傾いた場合を例に挙げる。 In FIG. 7, L2 and L4 indicated by broken lines represent the regular reflection output characteristic (L2) when the sensor output characteristic varies, and also the diffuse reflection output characteristic (L4). In this embodiment, a case where the amount of emitted light is reduced to 80% with respect to the initial value due to the influence of dirt or the like, and the sensor mounting angle θ is inclined by 2 ° is taken as an example.
この場合、拡散反射光の受光素子の光量変動のみの影響を受けるので、出力値は８０％に減少している（例えば、図中Ｓ１に対してＳ２は０．８倍）。一方、正反射光受光出力は、発光素子の光量変動に加え、センサの傾きの影響も受ける。センサが２°傾いた場合の出力変動比率は図５より約０．８２倍であるので、従って本例では、正反射出力の変動比率は０．８×０．８２＝０．６５６となる。 In this case, the output value is reduced to 80% because it is affected only by the light quantity fluctuation of the light receiving element of diffuse reflection light (for example, S2 is 0.8 times S1 in the figure). On the other hand, the regular reflection light reception output is affected by the tilt of the sensor in addition to the light amount fluctuation of the light emitting element. Since the output fluctuation ratio when the sensor is tilted by 2 ° is about 0.82 from FIG. 5, the fluctuation ratio of the regular reflection output is 0.8 × 0.82 = 0.656 in this example.
従来は搬送ベルトの下地に対する正反射光受光出力値の変動比率を検出し、その変動比率を用いて、拡散反射出力の補正を行っていた。しかし、本例のようにセンサの位置ずれにより変動比率が異なる場合には濃度検知精度が悪化する。 Conventionally, the fluctuation ratio of the regular reflection light reception output value with respect to the background of the conveyor belt is detected, and the diffuse reflection output is corrected using the fluctuation ratio. However, the density detection accuracy is deteriorated when the variation ratio is different due to the displacement of the sensor as in this example.
そこで本実施例では図１１、１２で示す方法を採用する。 Therefore, in this embodiment, the method shown in FIGS.
まずブラックの濃度制御手段の最大濃度制御を実施する。次に搬送ベルト上にブラックトナー及び色トナーのベタパターンを形成する。形成したブラックトナー及び色トナーの拡散反射受光出力値を濃度センサで検出する。検出した結果をＣＰＵにてブラックトナーのベタパターンを基準にした色トナーのベタパターンの拡散反射受光出力値の比を算出する。算出結果よりブラックトナーを基準にした色トナーの拡散反射受光出力値の比が所望の値となるようにＨＶ制御を行い、現像バイアスを変更する。 First, the maximum density control of the black density control means is performed. Next, a solid pattern of black toner and color toner is formed on the transport belt. The diffuse reflection light reception output values of the formed black toner and color toner are detected by a density sensor. Based on the detected result, the CPU calculates the ratio of the diffuse reflection light receiving output value of the solid color toner pattern based on the solid black toner pattern. Based on the calculation result, the developing bias is changed by performing HV control so that the ratio of the diffuse reflection light receiving output value of the color toner with reference to the black toner becomes a desired value.
次に図８について説明する。 Next, FIG. 8 will be described.
図８において、実線で示したＬ５はセンサ出力特性の変動要因（発光光量変動、搬送ベルト６の光沢変動、濃度センサの取り付け位置ずれ等）がないデフォルト状態でのブラックの拡散反射出力特性を表し、Ｌ７は同じくイエローの拡散反射出力特性を表している。
In FIG. 8, L5 indicated by a solid line represents the diffuse reflection output characteristic of black in a default state in which there are no fluctuation factors of the sensor output characteristic (fluctuation in the amount of emitted light, gloss fluctuation of the
図８中、破線で示したＬ６、Ｌ８は、センサ出力特性に変動があった場合のブラックの拡散反射出力特性（Ｌ６）、同じくイエローの拡散反射出力特性（Ｌ８）を表している。本実施例では、ブラック及びイエローとも拡散反射光の受光素子の光量変動のみの影響を受けるので、出力値は８０％に減少している。そのため、光量変動により、ブラックの最大濃度の拡散反射受光出力値とイエローの最大濃度の拡散反射受光出力値の比は変化しない。また図５より濃度センサの取り付け位置ずれにより拡散反射受光出力値はほとんど変化しないため、ブラックの最大濃度の拡散反射受光出力値とイエローの最大濃度の拡散反射受光出力値の比は変化しない。さらに耐久による搬送ベルト６の光沢変動においても拡散反射受光出力値はほとんど変化しないため、ブラックの最大濃度の拡散反射受光出力値とイエローの最大濃度の拡散反射受光出力値の比は変化しない。
In FIG. 8, L6 and L8 indicated by broken lines represent black diffuse reflection output characteristics (L6) and yellow diffuse reflection output characteristics (L8) when the sensor output characteristics vary. In this embodiment, both black and yellow are affected only by the light amount fluctuation of the light receiving element of diffuse reflection light, and therefore the output value is reduced to 80%. Therefore, the ratio between the diffuse reflection light reception output value with the maximum density of black and the diffuse reflection light reception output value with the maximum density of yellow does not change due to the light amount fluctuation. Further, as shown in FIG. 5, since the diffuse reflection light reception output value hardly changes due to the displacement of the density sensor mounting position, the ratio of the diffuse reflection light reception output value with the maximum density of black and the diffuse reflection light reception output value with the maximum density of yellow does not change. Further, since the diffuse reflection light reception output value hardly changes even when the glossiness of the
以上のように本実施例よりセンサ出力特性の変動要因によらず、高精度に色トナーの最大濃度を検知することが可能である。 As described above, the maximum density of the color toner can be detected with high accuracy regardless of the sensor output characteristic variation factor.
実施例１では色トナーの濃度制御手段の最大濃度制御特性を決定する最大濃度検知方法について説明した。実施例２では階調補正手段の階調補正特性を決定する中間調濃度検知方法について説明する。 In the first embodiment, the maximum density detection method for determining the maximum density control characteristic of the color toner density control means has been described. In the second embodiment, a halftone density detection method for determining the tone correction characteristics of the tone correction means will be described.
高画質の画像を得るためには、各トナーの最大濃度が常に所定の値になることに加え、さらに正確な階調再現ができなければならない。そのため、各色ごとに低濃度から高濃度までの複数の中間調パターンを搬送ベルト上にそれぞれ試験的に作成し、それらの濃度を濃度センサで検知して、その結果から画像信号と得られる画像濃度とが直線関係になるような補正（いわゆるγ補正）を行う中間調制御が行われている。一般に、色トナーでは高濃度側の濃度を高精度に検知する場合には拡散反射光を使用する。 In order to obtain a high-quality image, the maximum density of each toner always has a predetermined value, and more accurate gradation reproduction must be possible. Therefore, for each color, a plurality of halftone patterns from low density to high density are created on the transport belt on a trial basis, the density is detected by the density sensor, and the image signal obtained from the result is the image density A halftone control is performed to perform a correction (so-called γ correction) so that and become a linear relationship. In general, in the case of color toner, diffuse reflected light is used when the density on the high density side is detected with high accuracy.
そこで本実施例では以下の方法を採用する。 Therefore, in this embodiment, the following method is adopted.
本実施例では図１３で示す方法を採用する。 In this embodiment, the method shown in FIG. 13 is adopted.
まずブラックの濃度制御手段の最大濃度制御を実施する。次に搬送ベルト上にブラックトナーのベタパターン及び色トナーの階調パターンを形成する。形成したブラックトナーのベタパターン及び色トナーの階調パターンの拡散反射受光出力値を濃度センサで検出する。検出した結果をＣＰＵにてブラックトナーのベタパターンを基準にした色トナーの階調パターンの拡散反射受光出力値との比を算出する。各階調パターンの算出結果よりγを補正する。 First, the maximum density control of the black density control means is performed. Next, a solid pattern of black toner and a gradation pattern of color toner are formed on the conveyance belt. The density sensor detects the diffuse reflection light reception output values of the formed black toner solid pattern and color toner gradation pattern. The CPU calculates the ratio of the detection result to the diffuse reflection light reception output value of the color toner gradation pattern based on the black toner solid pattern. Γ is corrected from the calculation result of each gradation pattern.
次に図９について説明する。 Next, FIG. 9 will be described.
図９において、Ｌ５〜Ｌ８は図８と同様であり、実線で示したＬ５はセンサ出力特性の変動要因（発光光量変動、搬送ベルト６の光沢変動、濃度センサの取り付け位置ずれ等）がないデフォルト状態でのブラックの拡散反射出力特性を表し、Ｌ７は同じくイエローの拡散反射出力特性を表している。
In FIG. 9, L5 to L8 are the same as those in FIG. 8, and L5 indicated by a solid line is a default in which there are no fluctuation factors of the sensor output characteristics (fluctuation in the amount of emitted light, gloss fluctuation of the
図９中、破線で示したＬ６、Ｌ８は、センサ出力特性に変動があった場合のブラックの拡散反射出力特性（Ｌ６）、同じくイエローの拡散反射出力特性（Ｌ８）を表している。図９中の実線で示したＬ９はセンサ出力特性の変動要因がないデフォルト状態でのブラックとイエローの拡散反射出力特性の比を表し、破線で示したＬ１０はセンサ出力特性に変動があった場合のブラックとイエローの拡散反射出力特性の比を表している。 In FIG. 9, L6 and L8 indicated by broken lines represent the black diffuse reflection output characteristic (L6) and the yellow diffuse reflection output characteristic (L8) when the sensor output characteristic varies. L9 indicated by a solid line in FIG. 9 represents a ratio of diffuse reflection output characteristics of black and yellow in a default state where there is no variation factor of the sensor output characteristics, and L10 indicated by a broken line indicates a case where the sensor output characteristics vary. Represents the ratio of the diffuse reflection output characteristics of black and yellow.
本実施例では、発光光量が汚れ等の影響により初期値に対して８０％にまで減少し、且つセンサの取り付け角度θが２°傾いた場合を例に挙げる。ブラック及びイエローとも拡散反射光の受光素子の光量変動のみの影響を受けるので、出力値は８０％に減少している。しかしブラック及びイエローとも拡散反射光の受光素子の出力値が同様に８０％に減少するため、ブラックの最大濃度の拡散反射受光出力値とイエローの階調濃度の拡散反射受光出力値の比はどの濃度でもセンサ出力特性に変動の影響を受けない。 In this embodiment, a case where the amount of emitted light is reduced to 80% with respect to the initial value due to the influence of dirt or the like, and the sensor mounting angle θ is inclined by 2 ° is taken as an example. Since both black and yellow are affected only by the light amount fluctuation of the light receiving element of diffuse reflection light, the output value is reduced to 80%. However, for both black and yellow, the output value of the diffuse reflection light receiving element is similarly reduced to 80%. Therefore, what is the ratio of the diffuse reflection light reception output value of the maximum density of black and the diffuse reflection light reception output value of the gradation density of yellow? Even the concentration is not affected by fluctuations in the sensor output characteristics.
また図５より濃度センサの取り付け位置ずれにより拡散反射受光出力値はほとんど変化しないため、ブラックの最大濃度の拡散反射受光出力値とイエローの階調濃度の拡散反射受光出力値の比はどの濃度でも濃度センサの取り付け位置ずれによる影響を受けない。 Further, as shown in FIG. 5, since the diffuse reflection light reception output value hardly changes due to the displacement of the density sensor mounting position, the ratio of the diffuse reflection light reception output value of the maximum density of black and the diffuse reflection light reception output value of the gradation density of yellow is any density. Not affected by displacement of concentration sensor.
さらに耐久による搬送ベルト６の光沢変動においても拡散反射受光出力値はほとんど変化しないため、ブラックの最大濃度の拡散反射受光出力値とイエローの階調濃度の拡散反射受光出力値の比はどの濃度でも濃度センサの取り付け位置ずれによる影響を受けない。
Further, since the diffuse reflection light reception output value hardly changes even when the glossiness of the
以上のように本実施例よりセンサ出力特性の変動要因によらず、高精度に色トナーの階調濃度を検知することが可能である。 As described above, it is possible to detect the gradation density of the color toner with high accuracy regardless of the variation factor of the sensor output characteristics.
実施例１、２で説明した濃度センサは正反射光及び拡散反射光を検知するために図２に示すように発光素子１つに受光素子２つの構成であった。本実施例では発光素子２つに受光素子１つの構成をもつ濃度センサを使用した例について説明する。 The density sensor described in the first and second embodiments has a configuration in which one light emitting element and two light receiving elements are provided as shown in FIG. 2 in order to detect regular reflection light and diffuse reflection light. In this embodiment, an example in which a density sensor having one light receiving element for two light emitting elements is used will be described.
以下、本発明の実施例３について説明する。
図１０に本実施例で使用する濃度センサを示す。 FIG. 10 shows a concentration sensor used in this embodiment.
図１０はＬＥＤからなる正反射光用発光素子１０１及び拡散反射光用発光素子１０３、フォトトランジスタからなる受光素子１０２を有して構成されている。
FIG. 10 includes a
発光素子１０１は、搬送ベルト６表面の垂直方向に対して３０度の角度で設置されており、赤外光を搬送ベルト６上のパターン９に照射させる。受光素子１０２は、発光素子１０１に対して対称位置に設置されており、パターン９からの正反射光を検出する。また発光素子１０３は搬送ベルト６表面の垂直方向に対して６０度の角度で設置されており、パターン９からの拡散反射光を検出する。本センサを使用すれば、実施例１、２同様に色トナーの最大濃度及び階調濃度を検知することができる。
The
以上のように本実施例よりセンサ構成によらず、高精度に色トナーの最大濃度もしくは階調濃度を検知することが可能である。 As described above, the maximum density or gradation density of the color toner can be detected with high accuracy regardless of the sensor configuration.
１ レーザスキャナ
２ トナーカートリッジ
３ 感光ドラム
４ 帯電器
５ 現像器
６ 搬送ベルト
７ 駆動ローラ
８ 濃度センサ
９ パターン
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|---|---|---|---|---|
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2004
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